【摘 要】
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磷是主要的水污染物,高效节能和回收资源的除磷方法是目前的研究重点之一,将农业废弃物制成生物炭并应用于含磷废水的处理,是值得研究的以废治废的好方法。本文将香蕉秸秆生物炭应用于含磷废水的吸附处理和吸附-生物耦合气化除磷,研究了载镁香蕉秸秆生物炭对废水中磷的吸附性能和吸附-生物耦合气化除磷机制,具体研究内容及得到的结论如下:1.吸附剂的制备、筛选及性能研究:制备了香蕉秸秆生物炭（BC）、载镁香蕉秸秆生物
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磷是主要的水污染物,高效节能和回收资源的除磷方法是目前的研究重点之一,将农业废弃物制成生物炭并应用于含磷废水的处理,是值得研究的以废治废的好方法。本文将香蕉秸秆生物炭应用于含磷废水的吸附处理和吸附-生物耦合气化除磷,研究了载镁香蕉秸秆生物炭对废水中磷的吸附性能和吸附-生物耦合气化除磷机制,具体研究内容及得到的结论如下:1.吸附剂的制备、筛选及性能研究:制备了香蕉秸秆生物炭（BC）、载镁香蕉秸秆生物炭（MBC）、载铁焦炭、载镁焦炭,对制备的吸附剂和焦炭进行摇瓶吸附和烧杯挂膜实验,通过比较磷的生物降解量进行载体的筛选,结果表明:（1）载镁香蕉秸秆生物炭对磷的生物降解量最高,为16.51mg/g,其他吸附剂排序依次为香蕉秸秆生物炭、载铁焦炭、载镁焦炭、焦炭;（2）载镁生物炭对磷的吸附为放热过程,其符合Lagergren准二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir方程进行描述。2.香蕉秸秆生物炭吸附柱处理含磷废水研究:考察了进水浓度和速率对吸附柱吸附过程的影响,结果表明:（1）相同条件下,MBC吸附柱比BC吸附柱的穿透时间长,单位质量吸附剂处理的废水量更大;（2）废水中TP浓度越大,穿透时间越短,但是在进水TP浓度小于5mg/L时,穿透时间变化不大;进水速率越大,穿透时间越小,对于5mg/L的含磷废水,空床速度分别为17.7、28.3、35.4cm/min时,MBC处理废水的体积分别为2600、2600、2400m L/g。3.吸附-生物耦合气化除磷机制研究:（1）影响机制研究:考察了吸附量、光环境和氧环境对气化除磷过程的影响,结果表明:进水浓度为50mg/L时（相应的吸附量为15mg/g）,吸附去除量最大,单日生物降解量为10.66mg/（d·g）。曝气和遮光能增加吸附反应柱对磷的生物降解量,更有利于气化除磷。（2）吸附-生物耦合气化除磷过程磷形态的变化分析:将吸附和吸附生物降解前后的MBC进行SEM电镜扫描与XPS分析,探究在吸附过程磷的转换途径,结果表明:磷以磷酸铵镁形式吸附在MBC表面,与纯吸附过程相比,MBC上磷的浓度低于纯吸附过程,MBC中的-OP的含量有所减少,说明磷被MBC上的微生物转化为气态磷而去除。（3）吸附-生物耦合气化除磷的微生物群落分析:对不同光照、不同氧环境下的MBC进行高通量测序,探究在吸附-生物耦合作用中起主要作用的菌落和优势种群,分析表明:黑暗和厌氧环境更适合厚壁菌门Firmicutes细菌的生长,其与磷的吸附量成正相关;好氧对变形菌Proteobacteria有利,Candidatus＿Saccharibacteria细菌更适合在光照环境生长繁殖;从不遮光曝气、遮光不曝气到遮光曝气,拟杆菌Bacteroidetes相对丰度逐渐增加;在遮光且曝气环境下的优势菌门有厚壁菌门Firmicutes、变形菌Proteobacteria、拟杆菌Bacteroidetes、Candidatus＿Saccharibacteria、放线菌门Actinobacteria,其中放线菌门Actinobacteria的相对丰度变化与磷的吸附量呈负相关;属水平上相对丰度较大且与除磷有关的菌属有Clostridium＿sensu＿stricto、拉乌尔菌属Raoultella、不动杆菌属Acinetobacter、Saccharibacteria＿genera＿incertae＿sedis、克雷伯氏菌属Klebsiella、乳球菌属Lactococcus、unclassified＿Bacteroidetes等。
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